自由芯与弹簧式LVDT位移传感器的特性与优势
LVDT可提供自由芯或弹簧式机械封装。了解每种类型，以及如何为您的应用选择最佳类型……
LVDT（线性可变差动变压器）是用于许多工业应用中的机电设备，用于测量物体的位移或位置。它们将被测物体的线性位置或运动转换为电输出，该输出显示在本地读数器上，或作为自动化过程控制系统的一部分输入可编程逻辑控制器。LVDT有不同的铁芯配置：自由芯和弹簧式。
自由芯
自由芯LVDT由一个固定外壳组成，其中包含一个初级绕组、两个次级绕组，以及一个机械连接到被测物体的可移动铁芯。大多数LVDT具有自由浮动铁芯单元，不附着于任何线圈。其在线圈之间的位置决定LVDT的电输出。具有自由浮动铁芯的LVDT具有无摩擦运行特性，能够测量非常敏感的位移，而不会因摩擦或静摩擦产生任何干扰。在测量非常柔软/易变形材料的应用中，无摩擦运行至关重要，因为摩擦或静摩擦可能导致错误测量。当高精度、拥有成本和长寿命是优先事项时，自由芯LVDT是理想选择。
照片1：自由芯LVDT有多种尺寸、结构和配置，以满足不同应用的要求。
LVDT还提供交流和直流版本，以适应不同环境。
弹簧式
另一种LVDT配置包括一个连接到弹簧加载探针轴的铁芯，探针轴具有可拆卸尖端。称为弹簧式LVDT位置传感器，通常被描述为带LVDT组件的测头。在结构中，内部弹簧持续向铁芯施加力，并延伸接触被测物体的探针轴。探针轴在保留在外壳中的套筒轴承中引导，外壳还包围LVDT线圈绕组。只有球头与被测零件保持物理接触。这些传感器通常用于作为质量保证系统一部分的组件高精度和可重复尺寸测量。弹簧式LVDT还提供气动版本，使用低压空气（10 – 40 psi）延伸传感器轴。当探针延伸时进行测量。探针接触力由气压调节。移除气压后，内部弹簧缩回探针，以避免在检查读数之间损坏传感器和传送零件。
照片2：在弹簧式气动LVDT的配置中，探针弹簧在测量之间将探针轴返回到完全缩回位置。在测量循环期间，通过引入低压、清洁、干燥的空气供应来延伸轴。探针接触力可通过调节气压设置。通过探针轴承的空气流出有助于排除灰尘、油、溶剂和其他污染物进入设备。
自由芯LVDT的优势
运行期间铁芯与其空心孔之间没有物理接触，从而实现无摩擦测量，转化为高重复性、卓越分辨率和无限机械寿命。其他特性包括：
• 高应用灵活性
• 坚固耐用，寿命长，拥有成本更低
• 运行期间无摩擦，可靠性高
• 抗冲击和抗振动
• 标准、微型、密封、高温和高压设计
• 交流或直流运行
自由芯LVDT应用
自由芯LVDT用于不同行业的各种应用。应用包括：
• 工厂自动化
• 医疗设备
• 食品过程控制
• 材料测试
• 流体液位测量
• 包装设备
• 发电
• 烤箱和铸件
• 高压灭菌器
• 发动机控制系统
• 低温储罐
• 海底节流阀位置和应变测量
照片3：坚固且高精度的自由芯LVDT可在工业、航空航天和军事领域的一系列环境中运行（取决于结构）。
实际应用
自由芯LVDT确保准确监测和控制燃气轮机阀门，这些阀门调节燃料流经燃气轮机不同组件。通过了解微型燃料阀开口的位置，操作员可以更高效地运行涡轮机，最大限度减少能源浪费。作为蒸汽发电厂改造项目的一部分，这些自由芯LVDT传感器用于控制系统中，监测调节调速器和节流阀的位置。线性位置传感器可以通过使操作员满足特定控制算法，显著提高运行效率。LVDT传感器还监测石化厂以及越野车辆、农业设备、建筑设备和飞机中的阀门位置。
弹簧式LVDT的优势
由于传感器探针与被测物体保持恒定接触，弹簧式LVDT提供高度可重复和准确的测量。弹簧减少了铁芯与外壳之间摩擦的影响，传感器具有更高精度。其他优势包括：
• 易于安装
• 测量范围从±0.50 mm到±50.0 mm（±0.020 in.到±2.00 in.）
• 分辨率达到微米级
• 可选探针接触尖端
弹簧式LVDT应用
弹簧式LVDT常用于制造质量保证系统中组件的尺寸测量。它们可以提供单点测量，其中尖端在一个点接触被测物体，或对复杂形状或轮廓的物体进行多点测量，例如太空望远镜的镜片。其他应用包括：
• 产品厚度控制
• TIR测量
• 在线检测
• 汽车测试
• 自动化生产线（在通/止检验中测量零件）
• 用于质量控制的研发实验室
实际应用
弹簧式LVDT用于造纸、橡胶、面板和其他材料的表面测量，作为锯木厂、木材加工、墙板和汽车生产厂质量控制过程的一部分。安装在精密轮上，弹簧式测头安装在制造线的不同点，对产品表面进行多次接触，精确测量其厚度、平整度和其他表面参数。从测头收集的数据使操作员能够监测产品轮廓是否有异常或超出公差规格。直流操作LVDT测头非常适合在不太恶劣的环境中运行，因为它们消除了信号调理设备的安装和成本。电子设备内置于组件中，传感器简化了自动化机械的机械设置。
在制造输送线中，气动伸出/弹簧缩回测头用于执行公差检查，作为质量保证系统的一部分，提供尺寸反馈以验证产品尺寸和其他物理特性是否有变化。公差检查对于在整个制造周期中保持批次间产品质量很重要。机器制造商和质量控制部门使用这些传感器对复杂机械零件进行“通/止”检验。这些气动伸出/弹簧缩回测头传感器在探针接触被测物体时检查尺寸。在运行中，低压空气（10 – 40 psi）延伸传感器轴。探针接触力由气压调节。移除气压后，内部弹簧缩回探针，为自动化零件沿输送线移动留出空间，而不会损坏探针或生产线上的下一个产品。